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壓縮式真空計(麥氏計)的工作原理
時間: 2020-05-09 08:57 瀏覽次數:
壓縮式真空計(麥氏計)的工作原理 壓縮式真空計是對U型管真空計的重大改進,它是依據理想氣體的波義耳定律制成的。由于它首先是由麥克勞提出的,故此種真空計又稱為麥克勞真空計
 
       壓縮式真空計是對U型管真空計的重大改進,它是依據理想氣體的波義耳定律制成的。由于它首先是由麥克勞提出的,故此種真空計又稱為麥克勞真空計(簡稱麥氏計)。
      壓縮式真空計是測量壓力低于1Pa實用的絕對真空計,并且從1874年至今仍做為校準其它真空計的主要儀器。

 

 
圖4示出一種工作用壓縮式真空計。它是用硬質玻璃吹制而成。由測量毛細管3(頂端為封閉端)、比較毛細管4、玻璃泡2、水銀貯器1、三通閥7、與被測真空系統相連接的導管6和刻度尺5等組成。
 

 
        測量前將壓縮式真空計的導管與被測系統相連接,由于系統內壓力各處相等,所以玻璃泡和測量毛細管內的壓力與待測系統內的壓力p相等。測量時用任一種方法將水銀面提升,當水銀面停在如圖5所示的位置時,停止提升,其壓力計算公式為:
 

 
       此式即為壓縮式真空計的基本方程式。式中d為測量毛細管的內徑。V和d在吹制壓縮式真空計時可測得為已知數據,則:
 

 
      式中 p——待測壓力,Pa
  h1、h2——為液面差,m
  K——稱為真空計常數,Pam-2
  V——玻璃泡和測量毛細管總容積,m3
  根據測量時選定水銀面的基準線位置的不同,有三種刻度方法:
  (1)無定標刻度法:即在測量時,將水銀面提升到任意位置固定下來,如圖5的位置,分別測出h1和h2值,代入基本方程式就可計算出待測的壓力值p,這種方法稱為無定標刻度法,此法多用于做為標準計校對其它相對真空計時。
  (2)平方刻度法:在測量時,將比較毛細管中水銀面提升到與測量毛細管內頂端同一水平線(基準線)上,即此時h2=0,則基本方程式可寫成:
  p = Kh2 (5)
  可見壓力p與水銀面高度差h的平方成正比,所以此法稱為平方刻度法。
  (3)直線刻度法:在測量時,將水銀面提升到測量毛細管上某一位置(此位置做為基準線),即h1=常數,則基本方程式寫成:
p = K·h1h = Klineh (6)
  式中Kline為直線刻度真空計常數,Pam-1。所以p與水銀液面高度差h成直線關系,故稱為直線刻度法。
  在刻度過程中,h1可選其等于任意值,選定一個值(一條基準線)就可有一對應的刻度尺,因此,同一臺壓縮式真空計可同時選定幾個h1值,就可有對應的幾個不同的刻度尺。
  可凝蒸氣(特別是水)是真空系統中常見的,由于其不符合玻意耳定律,故壓縮式真空不能正確反應可凝蒸氣的壓力。通常在壓縮式真空計與被測系統之間安一冷阱,用以捕集可凝性蒸氣,此時壓縮真空計的指示為永久氣體的分壓力。

  壓縮真空計的特點是:
  (1)刻度與氣體種類無關,這是對永久性氣體而言。
  (2)測量范圍較寬、精度較高。工作用壓縮式真空計的測量范圍為102~lO-3Pa,對其結構尺寸進行改進后可使量程進一步擴大。其測量精度比較高,一般相對誤差在lO×10-2左右。
  (3)不能連續測量。由于每測量一次需升降水銀一次,不能連續讀數,操作費時。
  (4)水銀蒸氣對人體有害。

 
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